Wereldwijde oceanen absorberen ongeveer 25% van de koolstofdioxide die vrijkomt in de atmosfeer wanneer fossiele brandstoffen worden verbrand. Elektriciteits-etende bacteriën, bekend als fotoferrotrofen, kunnen dit essentiële proces een boost geven. volgens nieuw onderzoek van de Washington University in St. Louis.

Wetenschappers onder leiding van Arpita Bose, universitair docent biologie in Arts &Sciences, ontdekte dat bacteriën in brakke sedimenten elektriciteit kunnen "eten" en in het proces, klimaatverwarmende koolstofdioxide absorberen en opsluiten. Vroeger dacht men dat deze ongewone vaardigheid bijna exclusief was voor zoetwaterbacteriën, maar kan vaak voorkomen bij mariene bacteriën. De studie werd op 30 mei gepubliceerd in The ISME Journaal , een officieel tijdschrift van de International Society of Microbial Ecology.

"Deze microben fixeren en sekwestreren koolstofdioxide en ze kunnen zowel elektriciteit 'eten' als fotoferrotrofie uitvoeren, Bose zei. "Photoferrotrophs gebruiken oplosbaar ijzer als elektronenbron voor fotosynthese terwijl ze koolstofdioxide fixeren. Mariene omgevingen zijn geweldige plekken voor hen omdat ze rijk zijn aan veel dingen die ze nodig hebben.

"We zijn geïnteresseerd in deze microben vanwege hun rol in koolstofvastlegging, " zei ze. "Misschien kunnen deze microben belangrijk zijn voor de bestrijding van klimaatverandering."

De eerste fotoferrotrofen die wetenschappers in de jaren negentig isoleerden, kwamen uit zoetwaterecosystemen. Slechts twee mariene fotoferrotrofen zijn eerder ontdekt, maar die bacteriën zijn moeilijk in leven te houden in een laboratoriumomgeving.

"Dit belemmerde echt onderzoek naar mariene fotoferrotrofen, ' zei Bos.

Voor het nieuwe werk Bose keerde terug naar een van haar favoriete plekken om op bacteriën te jagen, bos gat, Massachusetts, en de monding van de rivier de Trunk. Daar, zij en leden van haar team isoleerden 15 nieuwe stammen van de gewone anoxygene fototrofe zeebacteriën Rhodovulum sulfidophilum.

"We ontdekten dat alle Rhodovulum-stammen in staat waren tot fotoferrotrofie, en we gebruikten AB26 als representatieve stam om aan te tonen dat het ook elektriciteit kan verbruiken, ' zei Bos.

In het laboratorium, de bacteriën waren in staat om elektronen rechtstreeks uit een elektriciteitsbron te oogsten; in het wild, ze oogsten waarschijnlijk elektronen door roest en andere ijzermineralen die van nature overvloedig aanwezig zijn in mariene sedimenten.

De wetenschappers voerden vervolgens enkele aanvullende tests uit met een van de stammen om het pad dat de bacteriën gebruiken om elektronen direct te consumeren verder te verlichten. Een voorheen onbekend eiwit voor elektronenoverdracht lijkt de sleutel tot het proces te zijn, hoewel aanvullend onderzoek nodig is om het moleculaire mechanisme specifiek te beschrijven.

"Anoxygene fototrofen, zoals Rhodovulum sulfidophilum, zijn wijdverbreid in mariene ecosystemen, " zei Dinesh Gupta, postdoctoraal onderzoeker aan de Universiteit van Californië, Berkeley, en co-eerste auteur van de nieuwe studie, die dit onderzoek deed als afstudeerstudent in het Bose-laboratorium. "Deze studie is de eerste die onderzoekt of ze onoplosbare/vaste-fase stoffen kunnen gebruiken als elektronendonoren en of dit elektronenopnameproces kan worden gekoppeld aan koolstofvastlegging of koolstofdioxidefixatie in de oceaan."

Omdat deze bacteriën al veel voorkomen en goed gedijen in mariene sedimenten, ze kunnen al een sleutel zijn voor toekomstige technische benaderingen van klimaatverandering, zei Bos.

"We moeten de mate van koolstofvastlegging begrijpen die ze in de natuur kunnen doen, aangezien het een cryptisch metabolisme kan zijn, "Zei Bose. "We zouden het ook verder kunnen versterken - zowel voor biotechnologie als voor het milieu. Dit onderzoek is een grote stap, het toneel vormen voor veel toekomstige studies."